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Bei wandartigen Trägern handelt es sich im Regelfall um geschosshohe Bauteile, die zwischen zwei Geschossen angeordnet werden und Lagerreaktionen von beiden Geschossdecken übernehmen.
Der erste Schritt, die Erstellung der 2D-Plattenmodelle für die Bemessung der angrenzenden Decken, kann je nach Voraussetzung im Projekt, unterschiedlich erfolgen. Zum einen durch Verwendung von Berechnungsmodellen, die im Architekturmodell durch ViCADo.ing/.struktur erstellt wurden, zum anderen durch eine manuelle Modellierung der FE-Modelle.
Strukturmodell und Berechnungsmodelle in ViCADo erstellen
Wandartiger Träger über mehrere Geschosse
Bemessung und Nachweisführung der Geschossdecken
Bemessung und Nachweisführung des wandartigen Trägers
Bemessung und Nachweis des wandartigen Trägers mit dem BauStatik-Modul S360.de
Bemessung des wandartigen Trägers mit dem MicroFe-Grundmodul M110.de MicroFe 2D-Scheibe
Bewehrungsplanung mit ViCADo.ing
Liegt für die Bearbeitung der Tragwerksplanung ein virtuelles Gebäudemodell in ViCADo vor, kann auf dieser Grundlage ein Strukturmodell abgeleitet werden. Für die einzelnen Bauteile oder statischen Aufgaben, wie z.B. die Geschossdecken oder der Aussteifungsberechnung, werden Teilmengen aus dem Strukturmodell, zu Berechnungsmodellen zusammengefasst und für die statischen Analysen und Nachweise verwendet.
Im Strukturmodell kann bei den Strukturelementen der Wände aus Stahlbeton, die Option „Wandartiger Träger“ gesetzt werden.
Somit werden bei der Verwendung der Berechnungsmodelle, die richtigen Bauteile und Positionstypen verwendet. Bei der Verwendung von wandartigen Trägern empfiehlt es sich im ViCADo-Modell für diese Bauteile Geschossfolien in der Modellstruktur anzulegen. Dies erleichtert im Anschluss die Steuerung der Sichtbarkeit und Auswahl der benötigten Strukturelementen für einzelne Berechnungsmodelle.
Für einen typischen Hochbau ist es empfehlenswert, für jedes Geschoss ein Berechnungsmodell für eine 2D-FE-Plattenberechnung mit MicroFe zu erstellen. Somit kann jede Decke bemessen und zusätzlich auch das komplette Lastniveau bis zur Gründung bestimmt werden.
Aus den Berechnungsmodellen je Geschoss werden über den ProjektManager die Bemessungsmodelle je Geschoss erzeugt. Über die Geschosszugehörigkeit der Strukturelemente erfolgt eine korrekte Auswahl der Optionen „Decke oberhalb“ und „Decke unterhalb“ in den Bauteilen vom Typ „wandartiger Träger“.
Liegt im Projekt kein Architekturmodell in ViCADo vor, werden die Bemessungsmodelle für die Geschossdecken manuell mit MicroFe M100.de als 2D-Plattensysteme modelliert.
Hierbei können auch Eingabehilfen wie PDF- oder DWG-Dateien verwendet werden.
Idealer Weise wird mit der Modellierung für die oberste Decke begonnen. Nach Beendigung der Nachweisführung kann dieses Bemessungsmodell, über die Option „Speichern unter“, als Decke unterhalb abgelegt werden. Im Anschluss werden alle erforderlichen Änderungen und Anpassungen in das neue Bemessungsmodell eingebracht und das Vorgehen für die weiteren Decken wiederholt.
Für die wandartigen Träger kann bei dieser Arbeitsweise, im neuen Modell, die Option von „Decke oberhalb“ auf „Decke unterhalb“ gewechselt werden.
Für den Fall eines über mehrere Geschosse gehenden wandartigen Trägers wird dieser nur im untersten Geschoss modelliert. Für diesen wandartigen Träger werden zwei zugehörige Positionen erstellt, eine Position im Deckenmodell oberhalb und eine im Deckenmodell unterhalb des letzten Geschosses. In den übrigen darüberliegenden Geschossen werden als Auflager normale Wandlager modelliert. Die Belastungen werden dort mit dem Modul M161 weitergegeben. Um die höhere Steifigkeit des in Wirklichkeit über mehrere Geschosse gehenden wandartigen Trägers zu berücksichtigen, wird in der Gruppe Querschnitt die tatsächliche gesamte Höhe des wandartigen Trägers vorgegeben.
Um zu verhindern, dass in so einem Fall ein zu hohes Eigengewicht angesetzt wird, muss im Register Belastung der Positionseigenschaften die automatische Ermittlung des Eigengewichts ausgeschaltet werden. Stattdessen kann das Eigengewicht des untersten Teils des über mehrere Geschosse gehenden wandartigen Trägers über die Funktion für sonstige ständige Lasten im Register Belastung oder über eine gesonderte Linienlast berücksichtigt werden.
Mit der Lastübergabe und Lastübernahme in MicroFe (Modul M161), werden die vertikalen Belastungen von Geschoss zu Geschoss weitergeführt. Über das Register „Einwirkungen“ wird mit der Schaltfläche „Lastübernahme“, die Übernahme aus dem gewählten Modell durchgeführt.
Für die wandartigen Träger ist zu beachten, dass in den Positionseigenschaften der Decke unterhalb am wandartigen Träger, das Modell und die entsprechende Position aus dem Modell „Decke oberhalb“ auszuwählen ist (siehe Belastung (Wandartiger Träger)). Somit wird für die Berechnung und Bemessung des wandartigen Trägers ein korrekter Lastangriff sichergestellt.
Durch diese direkte Verbindung zwischen den beiden Geschossdecken, die sich einen wandartigen Träger teilen, werden bei der Lastübergabe mit dem Modul M161, die wandartigen Träger ausgespart. Dies wird gut erkennbar in der Ausgabe, sowohl grafisch als auch textlich dokumentiert.
Alle Berechnungsmodelle wurden als Grundlagen für die Bemessungsmodelle verwendet. Dies erleichtert deutlich die Lastermittlung und Zusammenstellung bis in die Gründungsebene. Je nach Geometrie und Belastungssituation werden alle Geschossdecken nachgewiesen. Bei Regelgeschossen kann der Tragwerksplaner in einzelnen Geschossen, auf eine ausführliche redundante Nachweisführung verzichten und das bereits vorliegende Ergebnis mehrfach verwenden.
Ein Bauteil „Wandartiger Träger“ wird in zwei MicroFe-2DPlattenmodellen berücksichtigt. In dem Modell für die Decke unterhalb sind alle Informationen, die für die Bemessung- und Nachweisführung erforderlich sind, vorhanden. Neben allen geometrischen Informationen und praxisnaher mechanischer Modellierung, liegt durch die Lastübernahme am Wandkopf, auch das komplette Lastniveau vor.
Das Modell für die Decke unterhalb bereitet alle diese Informationen zu Geometrie, Material und Querschnitte sowie zur Belastungssituation am Wandkopf und Wandfuß vor und stellt diese für zwei Varianten der Bauteilbemessung bereit.
Die erste Variante beschreibt den Weg in die BauStatik zu dem Modul S360.de. Das Modul ermöglicht die Bemessung und Nachweisführung eines wandartigen Trägers nach DAfStb Heft 240 und DIN EN 1992-1-1.
Über die Option „Position neu zum Detailnachweis“ kann aus dem MicroFe 2D-FE-Modell, welches in die BauStatik integriert wurde, eine Position zur Bemessung des wandartigen Trägers erzeugt werden. Diese S360.de-Position erhält von MicroFe alle erforderlichen Informationen zum System mit Feldlängen und Lagerungsbedingungen, zur Belastung am Wandkopf und -fuß sowie zum Querschnitt und zur Festigkeitsklasse.
Für den Zugriff aus der BauStatik auf die Werte zum wandartigen Träger, ist es erforderlich, das MicroFe-Modell mit dem BauStatik-Modul „S019 MicroFe und EuroSta einfügen“, als eigenständige Position in das Statik-Dokument zu übernehmen.
Die Übergabe der Belastungen erfolgt auf charakteristischem Lastniveau, getrennt für die einzelnen Einwirkungen. Somit könnte in der BauStatik-Position, die Belastungssituation bearbeitet werden. Entlang des wandartigen Trägers werden die Belastungen in Form von Blocklasten, für den Wandkopf und -fuß, aufsummiert und übergeben. Im Falle von Punktlasten im FE-Plattenmodell am Wandkopf, werden diese in Form von Einzellasten an das BauStatik-Modul S360.de übergeben. Somit ist das Modul in der Lage, für diese Belastungen spezielle Bewehrungsführungen zu ermitteln.
Die Option „Position neu zum Detailnachweis“ zeichnet sich besonders dadurch aus, dass alle benötigten Werte aus der Quell-Position übernommen werden und eine dauerhafte Verbindung bestehen bleibt. Somit wirken sich alle Änderungen am 2D-FE-Plattenmodell auch direkt auf die Nachweisführung und Bemessung aus. Wesentlicher Vorteil bei der Nachweisführung mit dem BauStatik-Modul S360.de, liegt in der Detailtiefe der Nachweisführung und bei der Wahl der Bewehrung.
Als zweite Variante kann aus dem MicroFe 2D-Plattenmodell, für die Decke unterhalb am wandartigen Träger, ein Finite-Elemente-Modell exportiert werden, um das Bauteil als 2D-FE-Scheibenmodell zu bemessen. Auch für diese Variante werden mit dem Export, alle notwendigen Informationen in das 2D-Scheibenmodell übertragen. Neben dem Bauteil „wandartiger Träger“ werden auch die entsprechenden Lagerungsbedingungen sowie das Belastungsniveau am Wandkopf und -fuß übertragen. Die Lastwerte werden als Einzelwert in die Last-Positionen des Scheibenmodells übernommen.
Für die Bearbeitung des wandartigen Trägers mit einem 2D-Scheibenmodell spricht die hohe Flexibilität, da hier die Berechnung mit Hilfe der Finiten-Elemente-Methode erfolgt. Somit können z.B. Aussparungen, unterschiedliche Lastangriffe oder auch Schubbeanspruchungen mit Berücksichtigung finden.
Aufgrund des geringen Eingabeaufwandes können natürlich, als ingenieurgemäße Lösung, auch beide Verfahren, für ein Bauteil parallel durchgeführt und bei der Bewehrungsplanung abgedeckt werden. Somit wird das Bauteil als Ganzes, inkl. Nachweisführung der Lasteinleitung und Verankerung mit S360.de nachgewiesen und bewehrt. Die dort bestimmte flächige Bewehrung wird im MicroFe-Scheibenmodell als Grundbewehrung eingetragen. Somit liefert die zusätzliche Micro-Fe-M110.de-Bemessung die zusätzlichen Bewehrungsmengen, die z.B. durch die Tür-Öffnungen, erforderlich werden.
Nach erfolgreicher Bemessung und Nachweisführung mit dem BauStatik-Modul S360.de, kann die dort ermittelte Bewehrungsführung, als 3D-Bewehrung, in dem ViCADo.ing Modell, übernommen und platziert werden. Dank dieser Übernahme der Bewehrungsobjekte ist der größte Teil der Bewehrungsaufgabe, mit einem Klick erledigt. Es folgen in der Regel lediglich kleinere Anpassungen, um z.B. die Bewehrungsführung im wandartigen Träger mit der in den angrenzenden Geschossdecken, anzugleichen.
Siehe auch:
mb-news-Artikel: Wandartige Träger in MicroFE
mb-Tutorial: Wandartiger Träger - Teil 1: Einstieg und manuelle Modellierung von 2D-FE-Systemen
mb-Tutorial: Wandartiger Träger - Teil 2: Berechnungsmodelle für Decken in ViCADo.ing erstellen
mb-Tutorial: Wandartiger Träger - Teil 3: Bemessungsmodelle in MicroFe 2D Platte erstellen
mb-Tutorial: Wandartiger Träger - Teil 4: Bemessungsmodelle mit wandartigen Trägern erstellen
mb-Tutorial: Wandartiger Träger - Teil 5: Ausgaben in der BauStatik zusammenführen
mb-Tutorial: Wandartiger Träger - Teil 6: Wandartige Träger mit dem Modul S360.de nachweisen
mb-Tutorial: Wandartiger Träger - Teil 7: Bemessung von wandartigen Trägern mit MicroFe Scheibe
mb-Tutorial: Wandartiger Träger - Teil 8: Bewehrungsplanung für wandartige Träger mit ViCADo